JP2018032586A - 照明装置、及び照明装置を備える表示装置 - Google Patents

照明装置、及び照明装置を備える表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 複数の光源からなる光源群に対して開口を設けられる反射シートにおいて、反射効率の低下を抑制することが可能な照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】 本発明の照明装置100は、それぞれが複数の緑LED光源71と青LED光源72とを含む複数の光源からなる複数の光源群70が配置された光源基板60と、光源基板60の前面側に設けられ、光を反射する反射シート50と、を備え、反射シート50は、各光源群70の複数の光源が露出するように、複数の光源群70に設けられた複数の第1開口51を備え、第1開口51は、第1開口51に対応する光源群70の複数の緑LED光源71の外周を囲む矩形領域R3のうち、青LED光源72の近傍に凹部を有する形状であることを特徴とする。【選択図】 図2

Description

本発明は、光源を備える照明装置と、その照明装置を備える表示装置に関する。
光源を備えたバックライト(照明装置)と、バックライトから照射された光を透過して画像を表示する透過型の表示パネルを用いた、透過型のディスプレイがある。バックライトから表示パネルに好適に光を照射するために、バックライトの光源として、複数の光源を近接する位置に(クラスタ状に)配置する場合がある。
例えば、特許文献1の光源装置は、赤色を発光するLEDと、緑色を発光するLEDと、青色を発光するLEDとを、色むらや輝度むらが発生しづらいように、クラスタ状に配置することが開示されている。
また、バックライトの各光源から発せられた光を、より効率的に表示パネルに照射させるために、バックライトの各光源が設けられる光源基板上に、反射シートを設けることがある。反射シートは、各光源から発せられた光を遮らないように、各光源が露出するように開口が設けられる。特許文献1には、クラスタ状に配置された光源群ごとに、略矩形の開口が設けられることが開示されている。
特開2016−81906号公報
しかしながら、特許文献1に開示された光源装置では、クラスタ状に配置された光源群に対応するように略矩形の開口をもうけることにより、開口面積が大きくなる場合がある。反射シートに設けられた開口が大きいほど、反射効率が低下する。例えば、バックライトの高輝度化に対応するために光源群の数を増やす場合に、開口による反射効率の低下によってバックライトの発光量が低下してしまう恐れがある。
本発明は、上記課題に鑑みて、複数の光源からなる光源群に対して開口を設けられる反射シートにおいて、反射効率の低下を抑制することが可能な照明装置を提供することを目的とする。
本発明の照明装置の一の形態は、それぞれが複数の第1光源と前記第1光源と異なる第2光源とを含む複数の光源からなる複数の光源群が配置された光源基板と、前記光源基板の前面側に設けられ、光を反射する反射部材と、を備え、前記反射部材は、各光源群の前記複数の光源が露出するように、前記複数の光源群に設けられた複数の第1開口を備え、 前記第1開口は、前記第1開口に対応する光源群の前記複数の第1光源の外周を囲む第1矩形領域のうち、前記第2光源の近傍に凹部を有する形状であることを特徴とする。
本発明の照明装置によれば、光源群に対する開口の面積を抑制することが可能となることから、複数の光源からなる光源群に対して開口を設けられる反射シートにおいて、反射効率の低下を抑制することが可能となる。
照明装置100を備える表示装置1の分解斜視図である。 光源群70とその周辺の構造を示す第1の模式図である。 光源群70とその周辺の構造を示す第2の模式図である。 光源群70とその周辺の構造を示す第3の模式図である。 複数の光源群70と光センサ61とその周辺の構造を示す第4の模式図である。 複数の光源群70と光センサ61とその周辺の構造を示す第5の模式図である。 複数の光源群70と光センサ61とその周辺の構造を示す第6の模式図である。
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定され、以下に例示する実施例によって限定されるものではない。また、実施例の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが本発明に必須とは限らない。本明細書および図面に記載の内容は例示であって、本発明を制限するものと見なすべきではない。本発明の趣旨に基づき種々の変形(各実施例の有機的な組合せを含む)が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。即ち、各実施例及びその変形例を組み合わせた構成も全て本発明に含まれるものである。
(第1の実施例)
図1は、第1の実施例の照明装置100を備える表示装置1の分解斜視図である。表示装置1は、前面側から、フレーム10、表示パネル20、および照明装置100を備える。ここで、前面とは、表示パネル20に画像が表示される側である。また、背面とは、前面と反対側を示すものとする。
フレーム10は、表示パネル20の表示領域の周辺領域を前面から支持する支持部材である。フレーム10は、表示パネル20を後述する照明装置100のパネルホルダー30と挟んで支持する。フレーム10は、表示パネル20の表示領域が、表示装置1の前面に露出するように、開口を有する。フレーム10は、プレス加工や機械加工により成形された金属部材であるとする。なお、フレーム10は、樹脂成型で成形された樹脂部材であってもよい。
表示パネル20は、照明装置100から照射された光を透過して、表示領域に画像を表示する透過型の表示パネルである。例えば、表示パネル20は、画素に対応する液晶素子を備える液晶パネルであるとする。
照明装置100は、前面側から、パネルホルダー30、光学シート40、反射シート50、光源基板60および筺体80を備える。
パネルホルダー30は、表示パネル20の表示領域の周辺領域を背面側から支持する支持部材である。また、パネルホルダー30は、光学シート40の周縁部を、前面側から支持する支持部材でもある。パネルホルダー30は、光学シート40の周縁部を、後述する筺体80の一部と挟んで支持する。光学シート40を透過した光を表示パネル20に照射させるために、パネルホルダー30は、中央に開口を有する枠状の部材である。例えば、パネルホルダー30は、樹脂部材であるとする。パネルホルダー30は、金属部材であってもよい。
光学シート40は、パネルホルダー30の背面側、かつ、光源基板60の前面側に配置され、光源基板60および反射シート50から照射された光を拡散、もしくは集光して、前面に透過する光学部材である。光学シート40は、複数枚の光透過性のシートを積層して構成され、シートには、光を拡散させる特性を持ったものや、表面に凹凸形状を有し光を集光させる特性をもったものなどを用いることができる。
反射シート50は、光源基板60の前面側に設けられる、光を反射する反射部材である。反射シート50は、筺体80の内壁に沿って折り曲げられる。これにより、反射シート50は、光源基板60の前面と筺体80の内側とをほぼ覆う。反射シート50は、光源基板60から照射された光や、光学シート40から反射された光が、光学シート40に向かうように、反射する。例えば、反射シート50は、高反射率の白色の発泡PETシート材であるとする。なお、反射シート50は、高反射膜を表面に塗布された金属薄板などを用いてもよい。
反射シート50は、後述する光源基板60の光源が露出するように複数の開口51を備える。開口51の詳細な形状については、後述する。また、光源基板60に、光源基板60から照射された光を検出するための光センサが配置されている場合、光センサが露出するように開口52を備える。開口52の詳細な形状については、第2の実施例で説明する。
光源基板60は、複数の光源群70が設けられる。各光源群70は、複数の光源を有する。各光源群70は、マトリクス状に配置されているとする。各光源群における、複数の光源の配置については、後述する。
筺体80は、光源基板60と反射シート50とを収容し、前面側に光学シート40とパネルホルダー30とが設けられるケース部材である。筺体80は、光源基板60を背面側より覆い、周囲に持った壁部の内部に、反射シート50、および光源基板60を収納する。筺体80と反射シート50、および光源基板60は、非図示のねじやリベット等の固定具よって固定される。筺体80は、プレス加工や機械加工により成形された金属部材であるとする。なお、筺体80は、樹脂成型で成形された樹脂部材であってもよい。筺体80とパネルホルダー30とは、ねじや爪勘合などの係合手段によって固定され、光学シート40、反射シート50、光源基板60とともに、照明装置100を構成する。
図2は、照明装置100の前面側から見た1つの光源群70とその周辺の構造を示す模式図である。光源群70は、ひと固まりに集積して配置された複数の光源から構成される。
光源群70は、複数の緑色の光を発する緑LED光源71、複数の青色の光を発する青LED光源72、および複数の赤色の光を発する赤LED光源73で構成される。各光源は、長方形の外形を有する。例えば、各光源の外形は、長手方向に4.6mm、短手方向に3.4mmの長方形であるとする。
各光源群70において、緑LED光源71同士の中心間の距離の最小値よりも、青LED光源72間の距離、および赤LED光源73間の距離のほうが短くなるように配置される。また、緑LED光源71の長手方向は、青LED光源72、および赤LED光源73の長手方向に対して、略垂直の関係である。光源群70の複数の緑LED光源71の外周を囲む矩形領域R1は、光源群70の青LED光源72、および赤LED光源73の外周を囲む矩形領域R2よりも大きい。
光源群70は、光源基板60に配置される。光源基板60の前面側に配置された反射シート50は、光源群70の各光源を露出するように、複数の光源群70それぞれに対して開口51が設けられる。開口51は、開口51の縁が、光源群70の各光源に対して、所定の距離L1だけ離れるように設けられる。距離L1は、反射シート50の製作時の寸法公差、光源基板60上に反射シート50を固定する際の位置ずれ、表示装置1の駆動に伴う昇温による熱膨張等を考慮し、反射シート50が光源群70の光射出部に乗り上げて、遮ることがないように設定される。例えば、距離L1は0.7mmであるとする。
図2に示すように、緑LED光源71は、矩形領域R1の頂部に配置され、複数の緑LED光源71の長手方向が同一の向きになるように配置される。青LED光源72と赤LED光源73とは、矩形領域R1の内側に、各光源の長手方向が緑LED光源71の長手方向と垂直になるように配置される。
複数の青LED光源72の長手方向の辺の一方は、それぞれ開口51の縁に対向するように配置される。また、複数の青LED光源72の長手方向の辺のもう一方は、互いに対向するように配置される。複数の青LED光源72は、矩形領域R1の縁から、矩形領域R1の内側に離れて、配置される。例えば、複数の青LED光源72は、矩形領域R1の縁から、0.9mm内側に配置されるとする。
複数の赤LED光源73は、矩形領域R1内の頂部以外に配置され、短手方向の辺の一方が開口51の縁に対向するように配置される。また、複数の赤LED光源73の短手方向の辺のもう一方は、互いに対向するように配置される。複数の赤LED光源73は、矩形領域R1の縁に、開口51の縁に対応する辺が一致するように、配置される。
開口51は、矩形領域R1に対して、各辺が距離L1以上離れた矩形領域R3からなる。さらに、開口51は、矩形領域R3のうち、青LED光源72の近傍に凹部を有する形状である。反射シート50は、開口51のうち、青LED光源72の近傍に、青LED光源72に向かって突出する凸部51aを有する。凸部51aは、青LED光源72に対して距離L1だけ離れるように形成されるとする。開口51の凹部は、反射シート50の凸部51aに対応する。
また、開口51が凹部を有することにより、図2に示すように、開口51の青LED光源72に近接する位置における開口51の幅W2は、緑LED光源71に近接する位置における開口51の幅W1よりも狭い。
なお、凸部51aの形状は、表示装置1の駆動に伴う昇温による熱膨張や製造時の加工歪の残留などの影響で反りが生じにくくするため、アスペクト比(凸部51aの突出方向長さ/凸部51aの幅)を小さくすることが望ましい。例えば、凸部51aの突出方向長さは1.7mm、凸部51aの幅は6.2mmであるとする。この場合、アスペクト比は約0.274である。
例えば、図2に示す開口51の面積は、271mm2であるとする。上述のように、開口の幅を狭くした部分(凸部51a)がない場合の、開口の面積は292mm2である。本実施例に記載のように、開口51を構成することにより、開口の面積は7.2%低減する。反射シート51の開口の面積が低下することにより、反射シート50の光を反射することが可能な面積が増加することから、照明装置100における反射シート50の反射効率が増加する。したがって、光源基板60の各光源から照射された光が、より、光学シート40および表示パネル20に到達することが可能となる。
例えば、光源基板60に複数の光源群70が表示領域の長手方向に長手方向に21.3mm、短手方向に21.5mmごとにマトリクス状に配置され、各光源群70に対応する開口51以外は反射部材で覆われているとする。この場合、上述のように、開口51を形成することにより、凸部51aがない場合に比べて、反射シート50の反射可能な面積は12.7%増加する。反射シート50の反射可能な面積の増加に応じて、反射率は向上する。
なお、光源群70と、開口51とは、上述の例に限らない。図3は、光源群70の赤LED光源73の開口51の縁と対向する短手方向の辺が、矩形領域R1の縁から、矩形領域R1の内側に離れて、配置された場合の光源群70と開口51とを示す模式図である。例えば、複数の赤LED光源73は、矩形領域R1の縁から、1.1mm内側に配置されるとする。この場合、反射シート50の開口51の赤LED光源73に近接する位置における幅W3は、緑LED光源71に近接する位置における幅W1よりも狭い。また、開口51は、矩形領域R1の内側に配置された赤LED光源73に向かって突出する凸部を有する。図3に示すように開口51を形成することにより、さらに開口51の面積を低下し、反射効率を向上させることが可能となる。
図4は、青LED光源72と、紫外光を発する紫外LED光源74とからなる光源群70と、光源群70に対応する開口51とを示す模式図である。このような光源群70は、光学シート40に、青色の光が入射することに応じて赤色の光と緑色の光が励起して出力され、紫外光が入射することに応じて赤色の光と緑色の光と青色の光とが励起して出力される量子ドットシートを採用する場合に有効である。上述の構成によれば、青LED光源72と、紫外LED光源74とから光を照射することにより、白色光が光学シート40から出力される。
図4に示すように、青LED光源72の長手方向と、紫外LED光源74の長手方向が垂直になるように配置されるとする。この場合、青LED光源72に近接する開口51の幅W1よりも、紫外LED光源74に近接する開口51の幅W2のほうが狭い。言い換えると、紫外LED光源74の近傍に、反射シート50の凸部が形成される。図4に示す場合においても、開口51の面積を低下させることが可能となり、反射効率を増加させることが可能となる。
なお、光源群70を構成する光源は、それぞれ異なる色の光を発する複数の光源を含むものでなくともよい。白色光を発する複数の光源からなる光源群70に対して、上述のように開口51を形成することも可能である。
第1の実施例に記載の照明装置によれば、光源群に対する開口の面積を抑制することが可能となることから、複数の光源からなる光源群に対して開口を設けられる反射シートにおいて、反射効率の低下を抑制することが可能となる。
(第2の実施例)
以下、図面に基づいて本発明の第2の実施例について説明する。第2の実施例の表示装置1の分解斜視図は、第1の実施例と同様であるので、説明を省略する。また、第1の実施例と同様の構成についての説明は省略する。また、光源群70の構成は、第1の実施例と同様とし、各光源の配置は図2の配置と同様であるとする。
図5は、第2の実施例に係る光源群70、開口51、および開口52の構成の一例を示す図である。図5(a)は、前面側から、3列×2行の複数の光源群70の部分を抜き出して示している。図5(b)は、図5(a)中のAA‘断面を示す図である。
光センサ61は、光源群70から射出される光を検出するセンサである。光源基板60には、光源群70の他、光センサ61が実装されている。光センサ61は、2つの光源群70の対向する赤LED光源73に挟まれた領域に配置される。例えば、光センサ61は、フォトダイオードであるとする。光センサ61は、フォトトランジスタといった従来用いられる輝度センサを用いるものであってもよい。
また、光源群70から射出された光の色を検出するカラーセンサを使用することができる。輝度、色の双方を検出する光センサを用いることもできる。また、光センサ61の近傍には電流電圧変換回路などを形成するための電子部品(オペアンプやコンデンサ、抵抗など)が実装されている。
反射シート50には、光源群70を露出する複数の開口51、および、光センサ61を露出する開口52が設けられる。図5(a)において、開口52は、点線で示した矩形領域である。開口52は、隣接する光源群70に対応する開口51と連通して、1つの大開口を形成する。開口52が開口51と連通する方向と垂直な方向における幅は、開口51の同方向における幅の最大値よりも狭い。また、開口52の面積は、開口51の面積よりも小さい。例えば、開口52の開口51と連通する方向と垂直な方向における幅は、12mmであるとする。
開口52と開口52と連通する開口51で形成された大開口は、光センサ61と面する辺に凸部を有しているともいえる。凸部は、光センサ61に隣接する光源群70の各光源を含む矩形領域R3に対して、矩形領域R3の内側に突出する。凸部は、光センサ61に隣接する光源群70の各光源と光センサ61とに反射シート50が乗り上げないように、各光源および光センサ61に対して、距離L1以上離れて形成される。凸部は、表示装置1の駆動に伴う昇温による熱膨張や製造時の加工歪の残留などの影響で反りが生じにくくするため、アスペクト比(凸部の突出方向長さ/凸部の幅)を小さくすることが望ましい。
また、光源基板60が複数の光センサ61を有している場合、開口52は、複数の光センサ61それぞれに対応するように設けられる。つまり、開口52は、光センサ61と同数が設けられる。
反射シート50には、開口52の両側に、貫通穴53が設けられている。つまり、貫通穴55は、開口52に隣接して設けられる。
光源基板60には、貫通穴53と対応した位置に、貫通穴62が設けられている。反射シート50および光源基板60は、貫通穴53および貫通穴62に挿通されるねじ81等の締結部材によって、筺体80に設けられた目ねじ部82に係合させ、筺体80に固定される。
図6は、第2の実施例に係る光源群および開口の変形例を示す模式図である。図6は、光センサ61が2つの光源群70の対向する青LED光源72に挟まれた領域に配置されている例を示す。
なお、本実施例では、3列×2行の合計6個の光源群70のうち、2つの光源群70に光センサ61が挟まれた例を示したが、光センサ61の位置はこれに限るものではない。光センサ61は複数の光源群70に囲われた領域に配置されていればよい。また、本実施例では、開口52は開口51の2つと連通した例を示したが、これに限るものではない。2以上の開口51と開口52が連通していてもよい。図7は、第2の実施例に係る光源群および開口の変形例を示す模式図である。図7は、光センサ61が4つの光源群70の近接する緑LED光源71に囲われた領域に配置された場合を示す。この場合、開口52は、4つの開口51と連通する。
第2の実施例に記載の照明装置によれば、光源群に対する開口の面積を抑制することが可能となることから、複数の光源からなる光源群に対して開口を設けられる反射シートにおいて、反射効率の低下を抑制することが可能となる。さらに、光源基板60に光センサ61が設けられている場合に、光センサを露出するための開口の面積を抑制することが可能となることから、反射効率の低下を抑制することが可能となる。
1 表示装置
100 照明装置
50 反射シート
51、52 開口
60 光源基板
61 光センサ
70 光源群
71 緑LED光源
72 青LED光源
73 赤LED光源
80 筺体

Claims (14)

  1. それぞれが複数の第1光源と前記第1光源と異なる第2光源とを含む複数の光源からなる複数の光源群が配置された光源基板と、
    前記光源基板の前面側に設けられ、光を反射する反射部材と、
    を備え、
    前記反射部材は、各光源群の前記複数の光源が露出するように、前記複数の光源群に設けられた複数の第1開口を備え、
    前記第1開口は、前記第1開口に対応する光源群の前記複数の第1光源の外周を囲む第1矩形領域のうち、前記第2光源の近傍に凹部を有する形状であることを特徴とする照明装置。
  2. 前記第1開口の縁から、対応する前記光源群に含まれる前記複数の光源までの距離は、所定の距離だけ離れていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記反射部材は、前記第1開口の前記凹部に対応する凸部を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。
  4. 各光源群は、複数の第2光源を備え、
    同じ光源群が有する前記複数の第2光源の間の距離は、同じ光源群が有する前記複数の第1光源の間の距離の最小値よりも短いことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の照明装置。
  5. 前記第1光源と、前記第2光源とは、それぞれ長方形の外形を有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の照明装置。
  6. 前記第1光源の長手方向は、前記第2光源の長手方向に対して、略垂直の関係であることを特徴とする請求項5に記載の照明装置。
  7. 前記第1光源は、第1の色の光を発する光源であり、前記第2光源は、前記第1の色と異なる第2の色の光を発する光源であることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の照明装置。
  8. 各光源群は、複数の前記第2光源を備え、
    前記複数の第2光源は、前記第1の色と異なる第3の色を発する複数の第3光源と、前記第1の色および前記第3の色と異なる第4の色を発する複数の第4光源とを含み、
    同じ光源群が有する前記複数の第3光源の間の距離、および、同じ光源群が有する前記複数の第4光源の間の距離は、同じ光源群が有する複数の第1光源の間の距離の最小値よりも短いことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の照明装置。
  9. 前記光源基板は、隣接する2つの前記光源群の間に、光センサを備え、
    前記光センサを露出するように前記反射部材に設けられた第2開口は、前記隣接する2つの光源群の前記第1開口と、連通していることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の照明装置。
  10. 前記第2開口の面積は、前記第1開口の面積よりも小さいことを特徴とする請求項9に記載の照明装置。
  11. 前記反射部材の前記第2開口の光センサを挟んで対向する両側に第1貫通穴を設け、
    前記光源基板の第1貫通穴に対応した位置に第2貫通穴を設け、
    前記反射部材と前記光源基板とは、前記第1貫通穴と、前記第2貫通穴とに挿通される締結部材によって固定されることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の照明装置。
  12. それぞれが複数の光源からなる複数の光源群と光センサとが配置された光源基板と、
    前記光源基板の前面側に設けられ、光を反射する反射部材と、
    を備え、
    前記反射部材は、対応する光源群に含まれる前記複数の光源が露出するように各光源群に設けられた複数の第1開口と、前記光センサが露出するように設けられ、前記光センサが隣接する光源群に対応する前記第1開口とつながっている第2開口と、を備え、
    前記第2開口の幅は、前記第2開口とつながっている前記第1開口の幅よりも狭いことを特徴とする照明装置。
  13. それぞれが第1光源と、前記第1光源と異なる第2光源とを含む複数の光源からなる複数の光源群が配置された光源基板と、
    前記光源基板の前面側に設けられ、光を反射する反射部材と、
    を備え、
    前記反射部材は、各光源群の前記複数の光源が露出するように、前記複数の光源群に設けられた複数の第1開口を備え、
    前記第1開口のうち、対応する前記光源群の前記第1光源に近接する前記第1開口の第1の幅よりも、対応する前記光源群の前記第2光源に近接する前記第1開口の第2の幅は、狭いことを特徴とする照明装置。
  14. 請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の照明装置と、
    前記照明装置から照射された光を透過して画像を表示する表示手段と、
    を備えることを特徴とする表示装置。
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